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L’agricoltura 4.0: un contributo alla sostenibilità ambientale

di Carlo Greco, Giulio Calderone

Negli ultimi anni, il settore agricolo è stato colpito da numerose sfide che rendono necessarie innovazioni tecnologiche. L’Agricoltura di Precisione (AP) è diventata la soluzione più importante a queste sfide e rappresenta la rivoluzione agricola del XXI secolo visto l’approccio alla gestione agricola basato sulle tecnologie digitali, che mira a migliorare la produttività, minimizzando i danni ambientali e salvaguardando la qualità dei prodotti (Trivelli et al., 2000). Schrijver et al., (2016) definiscono ” L’agricoltura di precisione quale un moderno concetto di gestione agricola che utilizza tecniche digitali per monitorare e ottimizzare i processi di produzione agricola”. Nonostante le prime applicazioni risalgono agli anni ’90, l’implementazione pratica dell’Agricoltura di Precisione è ancora limitata e non uniforme (Swinton et al., 2001; Finco et al., 2021). Alcuni Paesi come gli Stati Uniti, il Canada e l’Australia sono considerati pionieri, seguiti in Europa dal Regno Unito e dalla Francia. In Italia, la sua diffusione rimane limitata, con solo l’1% della superficie agricola coltivata che utilizza questa tecnologia. Nonostante le difficoltà di implementazione legate agli investimenti iniziali e alla mancanza di competenze tra gli agricoltori, l’Agricoltura di Precisione sta diventando sempre più pervasiva nel settore primario, anche grazie allo sviluppo del paradigma dell’Industria 4.0. Le tecnologie legate a quest’ultimo rappresentano un punto di partenza per lo sviluppo di nuove soluzioni tecnologiche, come i Cyber-Physical System, capaci di monitorare e gestire i processi aziendali, anche nel settore agricolo (Trivelli et al., 2000). L’AP trova applicazione in diverse filiere, quali olivicoltura, cerealicoltura e viticoltura.

Oggi l’olivo viene coltivato in circa 40 Paesi, coprendo un’area globale di circa 10,5 milioni di ettari (FAOSTAT, 2020). La coltivazione è principalmente focalizzata nei Paesi del Mediterraneo, dove è stata una pratica tradizionale dall’antichità. Tuttavia, sta iniziando a diffondersi anche in altre parti del mondo come Australia e Sud America. Esistono tre tipologie di sistemi di coltivazione: tradizionale, intensivo e superintensivo (Rallo, 2006; Tous, 2007). Ciascuno di essi richiede scelte agronomiche appropriate che riguardano la gestione fitosanitaria, l’irrigazione, la gestione del suolo e la potatura. La fertilizzazione e l’irrigazione sono le due pratiche agronomiche più importanti, ma richiedono scelte diverse in base al sistema di coltivazione adottato (Roma & Catania, 2022). Una gestione adeguata può massimizzare l’efficienza della coltivazione e può individuare la variabilità dello stress idrico nel campo (Fernández, J.E.,2018). L’applicazione dell’agricoltura di precisione alla coltivazione dell’olivo pone diverse sfide e problemi che richiedono attenzione, ma offre anche potenziali applicazioni interessanti (Roma & Catania, 2022). L’AP mira ad ottimizzare la produzione, infatti ci sono risparmi sulla quantità di input utilizzati (López-Granados, 2004; Noori & Panda, 2016), un minor impatto ambientale (Van Evert et al., 2017), maggiore produttività e qualità della coltura (Roma & Catania, 2022), migliorando la qualità del raccolto e il rendimento economico (Roma et al., 2023). La sua applicazione dipende da diversi sviluppi tecnologici: sensori per il monitoraggio locale e remoto delle colture, sistema satellitare globale di navigazione (GNSS), attrezzature e macchinari per la gestione specifica del sito tramite applicazione a tasso variabile (VRA), implementazione di sistemi di informazione geografica (GIS) e sistemi per analisi, interpretazione e supporto decisionale (DSS). Inoltre vi sono possibili soluzioni e implementazioni di future tecnologie come l’Internet of Things (IoT), i veicoli terrestri non pilotati (UGV) e il machine learning (ML).

Per quanto riguarda invece il settore cerealicolo europeo, le sfide finanziarie, strutturali e climatiche hanno determinato una diminuzione dei guadagni dei produttori. Queste sfide includono l’instabilità del mercato, il ridotto numero di aree affittabili e gli impatti del cambiamento climatico. L’AP può contribuire significativamente allo sviluppo del settore cerealicolo. Come esempio si cita un caso studio fatto su un’azienda agricola italiana che ha adottato alcune tecnologie di agricoltura di precisione, in particolar modo:

  • Sistemi di guida (assistenza alla guida, guida delle macchine e agricoltura a traffico controllato);
  • Tecnologie di registrazione (mappatura del suolo, mappatura dell’umidità del suolo, mappatura della copertura vegetale e mappatura del rendimento);
  • Tecnologie di reazione (irrigazione a tasso variabile e eradicazione a tasso variabile di semi, fertilizzanti e pesticidi).

Nonostante l’aumento dei costi fissi, l’adozione di nuove tecnologie ha generato maggior efficienza e velocità nell’esecuzione delle operazioni agricole, con significativi risparmi nella forza lavoro e nell’ottimizzazione degli input. Si evidenzia, tra i vantaggi della AP, la riduzione dei costi della manodopera, miglioramento della qualità e tracciabilità della produzione e l’effetto positivo sull’ambiente, riduzione delle risorse idriche (Finco et al., 2021).

La viticoltura è un settore agricolo molto importante sia per la produzione di vino (principalmente) che di uva da tavola. Christ & Burritt (2013) hanno evidenziato che gli impatti ambientali critici della produzione di vino sono l’uso di acqua, terreno ed energia, la gestione dei rifiuti organici e inorganici, la generazione di emissioni di gas serra e l’uso di sostanze chimiche. Poiché la viticoltura contribuisce a circa 12 MT di CO2eq all’anno gli stakeholder della produzione del vino sono molto interessati ad aumentare la sostenibilità ambientale del sistema viticolo. Le fonti di emissioni di gas serra in viticoltura derivano dalla produzione e dal trasporto di fertilizzanti e pesticidi, dalle emissioni del terreno, dalla gestione dei residui della coltura, dall’uso dell’energia per l’irrigazione, la potatura, la lavorazione del terreno, l’applicazione di fertilizzanti e pesticidi (Litskas et al., 2017). Al momento, la viticoltura sta gradualmente passando a modelli di produzione più sostenibili, con un aumento del 230% dei vigneti biologici in Europa tra il 2007 e il 2011. Sono stati condotti diversi studi per confrontare diverse tecniche viticole (ovvero, biologiche, biodinamiche e convenzionali) al fine di valutare il loro impatto ambientale attraverso l’approccio di valutazione della vita (LCA). Il comportamento ambientale dei sistemi viticoli potrebbe essere migliorato anche attraverso l’applicazione di tecniche di viticoltura di precisione (VP). VP è un processo circolare che comporta la raccolta dei dati, l’analisi dei dati, la decisione sulle pratiche di gestione e la valutazione di queste decisioni (Bramley et al., 2003). In questo modo, i vantaggi della variabilità nel vigneto a favore del produttore sono pienamente sfruttati e l’applicazione degli input agricoli (carburante, fertilizzanti, pesticidi, acqua) è minimizzata per il massimo rendimento e la qualità delle uve prodotte (Kitchen et al., 2005; Tagarakis et al., 2006; Bosco et al., 2011). Tuttavia, l’impatto della VP sull’ambiente e in particolare sulle emissioni di gas serra non ha ricevuto l’attenzione che merita, con risultati limitati in letteratura (Balafoutis et al., 2017). Infatti, il settore agricolo ha un impatto significativo sul cambiamento climatico, rappresentando circa il 13,5% della produzione antropogenica totale di gas serra globali (Montzka, 2011). Nel settore primario e in particolare nell’agricoltura, alcune delle principali variabili che influenzano l’esistenza di numerose incongruenze dalle pratiche agricole medie sono la produzione e la manutenzione di macchinari, l’irrigazione, la fertilizzazione e la gestione dei nutrienti (Balafoutis, 2017).

Bibliografia
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Litskas, V.D.; Irakleous, T.; Tzortzakis, N.; Stavrinides, M.C. Determining the carbon footprint of indigenous and introduced grape varieties through Life Cycle Assessment using the island of Cyprus as a case study. J. Clean. Prod. 2017, 156, 418–425.
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